Диагностирование каталитического нейтрализатора. Перед трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором стоит задача преобразования в безопасные вещества вредных составляющих ОГ — оксида углерода (СО), оксидов азота (NOx) и углеводородов (СН), образующихся при сгорании рабочей смеси. В результате старения или повреждения (термического) нейтрализатора эффективность его работы снижается. Поэтому необходим контроль за этой эффективностью работы каталитического нейтрализатора. Для этого применяется лямбда-зонд.
В современных конструкциях автомобилей используются не один, а несколько лямда-зондов, которые служат, во-первых, в качестве дополнительной настройки основного лямбда-зонда (основных лямбда-зондов), а во-вторых, используются для реализации функций системы OBD. Основной принцип диагностики каталитического нейтрализатора заключается при этом в сравнении сигналов от лямбда-зондов, установленных до и после каталитического нейтрализатора.
Диагностирование первичного каталитического нейтрализатора. В системах, в которых дополнительный лямбда-зонд располагается непосредственно за первичным каталитическим нейтрализатором, этот нейтрализатор можно диагностировать отдельно. Диагностика осуществляется следующим образом: установленная величина для замкнутой системы лямбда-управления модулируется с определенной частотой и амплитудой (рис. 8.37). Изменения содержания кислорода в ОГ, возникающие в результате этих колебаний в процессе управления, демпфируются в каталитическом нейтрализаторе за счет поглощения кислорода в накапливающемся слое или его освобождения, т. е. задний зонд посылает сигнал с очень незначительной амплитудой (рисунок 2, верхняя кривая сигнала).
В противоположность этому первичный каталитический нейтрализатор, утративший способность к накоплению кислорода в результате повреждения или старения, генерирует сигнал с большой амплитудой изменения напряжения, т. к. в этом случае почти отсутствует демпфирование (рис. 8.38, нижняя кривая сигнала). На базе данных об амплитуде сигнала, путем фильтрации сигнала (в специальном процессе) можно рассчитать потерю способности нейтрализатора к накоплению кислорода и, следовательно, сделать вывод об эффективности его действия.
8.37. Диагностирование первичного каталитического нейтрализатора:
1 — массовый расход ОГ, выходящих из двигателя; 2 — широкополосный лямбда-зонд; 3 — первичный каталитический нейтрализатор; 4 — двухточечный лямбда-зонд; 5 – диагностическая лампа; — напряжение лямбда-зонда; — коэффициент лямбда-управления (установочная величина регулирования).
Диагностирование основного каталитического нейтрализатора. В системах, в которых дополнительный лямбда-зонд располагается за основным каталитическим нейтрализатором, контролируется вся система, состоящая из первичного и основного каталитических нейтрализаторов (рис. 8.39). Но в основном каталитическом нейтрализаторе способность к накапливанию кислорода намного выше, чем в меньшем первичном каталитическом нейтрализаторе. За счет этого регулирование установочной величины очень сильно демпфируется даже в случае повреждения каталитического нейтрализатора. Поэтому изменение концентрации кислорода в ОГ за основным каталитическим нейтрализатором слишком мало для пассивной оценки по описанному выше методу, поэтому требуется применение метода диагностики неисправностей с активным вмешательством в систему замкнутого контура лямбда-управления.
Диагностирование основного каталитического нейтрализатора базируется на непосредственном измерении накопления кислорода при переходе от обогащенной к обедненной топливовоздушной смеси. Перед каталитическим нейтрализатором установлен постоянный широкополосный лямбда-зонд, который измеряет содержание кислорода в ОГ. За каталитическим нейтрализатором находится двухточечный лямбда-зонд, который проверяет состояние накопителя кислорода. Измерение осуществляется, когда двигатель работает в установившемся режиме в диапазоне неполной нагрузки.
На первом этапе накопитель кислорода полностью опорожняется при работе двигателя на обогащенной смеси (
). Сигнал от заднего лямбда-зонда информирует об этом величиной напряжения 650 мВ. На следующем этапе, когда двигатель работает на бедной смеси (
), производится расчет массы кислорода (с помощью данных о массовом расходе воздуха и сигнала лямбда-зонда), поглощаемого накопителем до момента его полного заполнения. Переполнение накопителя характеризуется снижением напряжения лямбда-зонда за каталитическим нейтрализатором до значений 200 мВ. Рассчитанный интегральный параметр массы кислорода указывает на способность каталитического нейтрализатора к накоплению кислорода. Этот параметр должен превышать контрольную величину, в ином случае фиксируется неисправность. В принципе возможна также оценка путем измерения освобождения кислорода при переходе от обедненной к обогащенной смеси. Измерение количества накопленного кислорода при переходе от обогащенной к обедненной смеси обеспечивает меньшую зависимость от:
— температуры;
— сульфатации.
Поэтому с помощью этого метода возможно более точное определение способности нейтрализатора к накоплению кислорода.
Диагностирование накопительного каталитического нейтрализатора NOx. Как и трехкомпонентный каталитический нейтрализатор, накопительный каталитический нейтрализатор NOx, устанавливаемый на бензиновых двигателях с непосредственным впрыском топлива, должен обеспечивать временное накопление оксидов азота, которые не могут быть нейтрализованы при работе двигателя на гомогенной бедной рабочей смеси (
). Эти оксиды азота нейтрализуются, когда двигатель переходит на работу на гомогенной обогащенной смеси (
). Способность этого каталитического нейтрализатора к накоплению NOx, обозначаемая показателем качества каталитического нейтрализатора, снижается по мере старения и отравления (например, за счет отложений серы). Поэтому необходим контроль его функциональной способности. Для этой цели могут использоваться два лямбда-зонда перед и за каталитическим нейтрализатором или на месте второго лямбда-зонда устанавливается датчик NOx.
Для определения показателя качества каталитического нейтрализатора сравнивается действительное содержание NOx в накопителе с расчетной величиной содержания NOx в накопителе нового каталитического нейтрализатора NOx (рис. 8.40). Действительное содержание NOx в накопителе соответствует измеренному расходу восстановительного агента (СН и СО) во время регенерации каталитического нейтрализатора. Количество восстановительного агента определяется путем интеграции его массового расхода на стадии регенерации при
. Конец стадии регенерации определяется по скачку напряжения, регистрируемому дополнительным лямбда-зондом.
Диагностирование системы рециркуляции отработавших газов. Наиболее уязвимым элементом системы рециркуляции является клапан EGR. Признаками, которые могут указывать на неисправность клапана рециркуляции отработавших газов являются:
– при разгоне автомобиль набирает скорость рывками;
– колебания на холостом ходу;
– потеря мощности двигателя;
– появление на приборной панели значка «Check Engine<em>»;
– в отработавших газах повышается уровень оксида азота;
– черный дым из выхлопной трубы;
– повышенный расход топлива.
Поскольку клапан EGR с его регулировочным механизмом находится в потоке отработавших газов, он является наиболее чувствительным компонентом системы рециркуляции отработавших газов. Из-за сажи, содержащейся в выхлопных газах, регулировочный механизм клапана рециркуляции отработанных газов с течением времени может начать работать неправильно – клапан может перестать нормально открываться или закрываться.
Наиболее частый симптом неисправности клапана ОГ – сильная потеря мощности двигателя. Обычно это бывает если клапан не может закрыться должным образом. Вместе с потерей мощности в этом случае в выхлопной трубе может появиться черный дым, который образуется из-за отсутствия необходимой порции свежего воздуха, при полной нагрузке.
Загрязненный клапан рециркуляции может приводить к увеличению расхода топлива. Все эти признаки могут появляться периодически (не постоянно), так как клапан ЕГР может восстанавливать свою функцию самостоятельно. Однако даже временные симптомы не следует игнорировать, поскольку это явно указывает на его неисправность. А это значит, что в ближайшем будущем проблемы с клапаном ОГ будут учащаться и рано или поздно это приведет к выходу клапана из строя.
Неисправность в работе клапана ОГ могут обнаружить и другие датчики автомобиля, такие как датчики давления или температуры, которые могут передавать блоку управления двигателем противоречивые значения из-за отсутствия выхлопных газов в системе рециркуляции ОГ. В итоге если датчики обнаруживают неисправность в работе двигателя, на комбинации приборов автомобиля загорается контрольная лампа Check Engine.
В памяти компьютера при появлении значка «Чек двигателя» из-за неправильной работы клапана отработавших газов может появиться код ошибки, которая означает, например, «Рециркуляция отработавших газов слишком низкая» или «Утечка в системе впуска». Такая ошибка может появиться, когда клапан застрял в открытом положении.
Если в процессе диагностики выясняется, что клапан EGR застрял в открытом положении (распознается обычно потерей мощности при полной нагрузке двигателя), то это приводит к постоянной подаче в систему впуска отработанных газов. В итоге за пределами частичной нагрузки двигателя увеличивается рециркуляция выхлопных газов, что приводит к неправильному впрыску топлива. Таким образом, при полной нагрузке двигателя происходит неполное сгорание топлива. Это в свою очередь приводит к чрезмерному образованию сажи, которая, например, в дизельном двигателе может засорить сажевый фильтр. В худшем случае неисправность клапана EGR, который заклинило в открытом положении, может привести к выходу из строя турбонагнетателя (турбины).
В случае загрязнения клапана EGR (ЕГР) наиболее частой неисправностью является застревание механизма клапана в открытом или закрытом положении. И это вполне естественный процесс. Ведь механизм клапана ОГ расположен в нефильтрованном потоке выхлопных газов. Это неизбежно рано или поздно приведет к его выходу из строя. Обычно клапан отработавших газов имеет достаточно большой ресурс. Особенно это касается старых автомобилей. Но в более современных автомобилях клапан EGR выходит из строя намного быстрее. Это связано с тем, что современные автомобили получили новое программное обеспечение, которое настроено на более низкие уровни вредных веществ в выхлопной системе (в связи с новыми ужесточившимися экологическими нормами, принятыми недавно ЕС). В итоге программное обеспечение в новых автомобилях способствует ускорению рециркуляции отработавших газов. Это делается для снижения выбросов оксида азота.
К неисправности в работе клапана EGR могут привести неисправные контакты штепселя электрической линии. Также иногда причиной неправильной работы клапана ОГ может стать повреждение внешней линии рециркуляции выхлопных газов. Так, во внешней трубе системы рециркуляции ОГ могут появиться трещины, могут повредиться резиновые уплотнения, которые приведут к утечке отработанных газов. В итоге система рециркуляции отработавших газов начнет работать неправильно.
Еще одна частая неисправность клапана ОГ связана с потерей масла в области головки блока двигателя. В этом случае пары масла, возникающие в результате горения, могут привести к загрязнению клапана EGR.
Набор параметров, считываемых сканером и относящихся к работе EGR, зависит от конкретной модели автомобиля. Как правило, это:
– величина потока рециркуляции в процентах;
– коэффициент заполнения при работе электроклапана по принципу широтно-импульсной модуляции;
– сведения о включении клапана EGR.
Диагностирование системы улавливания паров топлива.
Внешние признаки неисправности системы.
1. Нестабильная работа двигателя на режиме холостого хода, поскольку она работает на обедненной топливовоздушной смеси.
2. Небольшое увеличение расхода топлива, особенно при работе двигателя «на горячую», то есть, в разогретом состоянии и/или в жаркую летнюю погоду.
3. Двигатель автомобиля трудно запускается «на горячую», обычно невозможно запустить его с первого раза.
4. При работе двигателя на низкой частоте вращения коленчатого вала ощущается потеря мощности.
5. Появление запаха топлива в салоне автомобиля. Особенно это актуально при открытых передних окнах и/или, когда машина продолжительное время стоит в закрытом боксе или гараже со слабой вентиляцией.
Проверка адсорбера заключается в отсоединении минусовой клеммы с аккумуляторной батареи автомобиля и всех шлангов, и контактов, идущих к нему, после чего адсорбер снимают.
Плотно закрывают два штуцера. Первый — идущий непосредственно к атмосферному воздуху, второй — к электромагнитному продувочному клапану.
После этого с помощью компрессора или насоса подают на штуцер, идущий к топливному баку, небольшое давление воздуха. Исправный адсорбер не должен давать утечек из корпуса, то есть, быть герметичным. Если такие утечки обнаружены, то, скорее всего, узел необходимо заменить, поскольку отремонтировать его не всегда представляется возможным. В частности, это особенно актуально, если адсорбер выполнен из пластмассы.
Проверка клапана продувки адсорбера. Внешними признакоми неисправности клапана являются:
§ не приходят импульсы на клапан;
§ неисправность обмотки клапана;
§ заклинивание клапана в открытом положении;
§ заклинивание клапана в закрытом положении.
Проверить целостность проводки и работоспособность клапана можно как программными методами, так и обычным мультиметром. Проверить импульсы, проводку и обмотку клапана очень можно по осциллограмме работы клапана (рис. 8.41).
При проверке от клапана должен исходить звук щелчков в такт с этими сигналами, что, в свою очередь, означает, что импульсы до клапана доходят и обмотка целая, так как клапан срабатывает.
Скважность продувки адсорбера измеряется в пределах от 0% до 100%. Нулевой порог показывает, что продувки нет вовсе, соответственно, 100% означает, что адсорбер продувается максимально в данный момент времени.
Для проверки каналов клапана с помощью насоса или медицинской «груши» необходимо попытаться вдуть воздух в систему через клапан (в отверстия для шлангов). При этом важно обеспечить герметичность подачи воздуха. Для этого можно воспользоваться хомутами или плотной резиновой трубкой. При исправном клапана он будет закрыт и воздух через продуть не удастся. В противном случае его механическая часть вышла из строя.
Клапан адсорбера можно также проверить с помощью многофункционального мультиметра, переведенного режим омметра — прибора по измерению значения сопротивления изоляции электромагнитной обмотки клапана. Щупы прибора необходимо расположить на выводах катушки (местах, где к нему подключаются провода, идущие от электронного блока управления, существуют различные конструкторские решения), и проверить сопротивления изоляции между ними. У нормального, исправного клапана это значение должно находиться приблизительно в пределах 10…30 Ом или незначительно отличаться от этого диапазона. Если значение сопротивления маленькое — значит, имеет место пробой электромагнитной катушки (короткое межвитковое замыкание). Если же значение сопротивления будет очень большое (исчисляемое в кило- и даже мегаомах), то имеет место разрыв электромагнитной катушки. И в том и в другом случае катушка, а значит, и клапан, будет непригодна для использования. Если она запаяна в корпус, то единственным выходом из ситуации будет полная замена клапана на новый.